本文提出了一種基于dSPACE 半實(shí)物仿真環(huán)境下，開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的開發(fā)方法。通過dSPACE系統(tǒng)與實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路相結(jié)合，建立了開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的開發(fā)平臺(tái)，能夠方便有效地實(shí)現(xiàn)多種開關(guān)磁阻電機(jī)控制算法。該平臺(tái)的硬件部分由dSPACE 系統(tǒng)的硬件部分結(jié)合電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)不同的電機(jī)開發(fā)需求設(shè)計(jì)。開發(fā)平臺(tái)的軟件部分包括模塊化建模工具MATLAB/Simulink，與綜合實(shí)驗(yàn)和測(cè)試軟件ControlDesk。通過開發(fā)平臺(tái)的建立，歸納出一套開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的開發(fā)方法。該方法在MATLAB/Simulink 下建立的仿真模型通過ControlDesk 在線修調(diào)參數(shù)，同時(shí)自動(dòng)生成控制代碼。與傳統(tǒng)方法相比，該方法能顯著的縮短控制器的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。
開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于家用電器、伺服系統(tǒng)、電動(dòng)車輛等方面。同時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)因其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪音高等缺點(diǎn)影響了開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步拓寬。另一方面，由于開關(guān)磁阻電機(jī)自身的電磁原理和特點(diǎn)，很難建立精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，在電機(jī)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)將花費(fèi)很大的精力。因此實(shí)際應(yīng)用中，一般開發(fā)復(fù)雜控制算法的控制器來滿足需求。近年來，復(fù)雜的控制算法不斷應(yīng)用于開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的開發(fā)。[1]這些復(fù)雜算法需要比較多的代碼編寫與調(diào)試時(shí)間，這也決定著整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)周期與開發(fā)成本。
開關(guān)磁阻電機(jī)伺服控制器的傳統(tǒng)開發(fā)過程通常是先按照被控對(duì)象控制性能指標(biāo)制定整體方案，然后進(jìn)行硬件制作與軟件編寫工作。當(dāng)前，開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的硬件結(jié)構(gòu)已經(jīng)比較成熟，只需要根據(jù)實(shí)際電機(jī)的結(jié)構(gòu)即可確定；相比較而言，復(fù)雜的控制算法需要花費(fèi)更多的時(shí)間與資源來進(jìn)行編寫和調(diào)試，尤其是更換控制算法的情況下，軟件編寫需要花費(fèi)更多的精力。鑒于市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品性價(jià)比的要求，不但要求達(dá)到控制性能指標(biāo)，還要求在最短的時(shí)間里選擇出硬件結(jié)構(gòu)與軟件控制算法的最優(yōu)搭配，這也正是傳統(tǒng)開發(fā)過程很難實(shí)現(xiàn)的。
本文根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，綜合考慮開發(fā)實(shí)驗(yàn)過程中所可能出現(xiàn)的問題，提出了一種開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的開發(fā)方法。首先根據(jù)被控對(duì)象，搭建開關(guān)磁阻電機(jī)控制平臺(tái)。該平臺(tái)采用目前廣泛應(yīng)用于半實(shí)物仿真領(lǐng)域的dSPACE 實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，結(jié)合自行開發(fā)的驅(qū)動(dòng)電路，借助于模塊化建模工具M(jìn)ATLAB/Simulink 構(gòu)造仿真模型，通過Simulink 與dSPACE 硬件平臺(tái)的完全無縫連接，以及實(shí)時(shí)控制工具ControlDesk，實(shí)現(xiàn)控制算法的在線分析、調(diào)試與驗(yàn)證，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的控制。[2]通過實(shí)例驗(yàn)證，該方法能有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的控制，快速地試驗(yàn)并優(yōu)化各種控制算法，得到相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)與控制代碼，進(jìn)而完成開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的快速開發(fā)。[3]因此，基于dSPACE 半實(shí)物仿真環(huán)境下開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的開發(fā)方法，為減少開發(fā)成本提供了有效的途徑。